研究室・教員・研究テーマの検索

教授 井戸毅 , 助教 木下 稔基, 　
研究室サイトへ

無尽蔵の燃料と高い安全性のため究極のエネルギー源と期待される核融合発電炉を実現するためには、1億度を超える高温プラズマを効率よく生成し、閉じ込める必要があります。それには、高温プラズマの性質を理解することが必要不可欠です。また、高温プラズマは強い非線形性を有する非平衡開放系であり、その性質をどのように解明し、また制御するかは、現代物理学及び工学の最前線の課題でもあります。本研究グループは、球状トカマク装置QUEST及びトカマク装置PLATOを用い、高温プラズマの物理的性質を明らかにするための重イオンやマイクロ波、レーザーを用いた先進的な計測器の開発とそれを用いた物理研究を展開しています。

●磁場閉じ込めプラズマ中の乱流及び不安定性の研究
●重イオンビームを用いたプラズマ乱流計測
●マイクロ波を用いたプラズマ乱流計測
●レーザー散乱を利用した電子温度及び密度計測器の高性能化

教授 原田裕一, 　
研究室サイトへ

KOINE とは略語(Kyudai global Open Innovation Network Engine) であるが、ギリシャ語由来の英単語でもあり、 「共通認識」の意味を持つ。すなわち、産学官 民の多様な学識・経験を持つメンバーで自由 闊達な議論の中から、地域課題や産業課題を 解決する新たなアイデアを創出することが、 KOINEのオープンイノベーションとしての核 心である。アイデアの概念検証（PoC)研究に おいては、ナノレベルでの物質状態を量子情 報の物理的概念で理解し、ナノテクノロジー の手法を活用した素子設計や理論研究により、 学際的な国際産学官共同研究を進めている。

●量子コンピューター要素素子である超伝導領事ビットを含む超伝導量子回路
●ナノレベルでの冷却・解凍技術の探究と、そのバイオ・食品応用
●ミリ波フォトン量子情報処理

教授 時長宏樹 , 准教授 市川香 , 助教 森正人, 　
研究室サイトへ

(1)大気・海洋の長期観測データ解析や数値モデル実験に よって、エルニーニョ現象などの大気海洋相互作用現象が気 候に及ぼす影響を評価・予測し、(2)小型衛星やマルチコプ ターを用いた高頻度観測の開発を通して、日本近海を流れ る黒潮の変動が東アジア縁辺海に及ぼす影響を、物理的に 解明することを目指している。

◼ 熱帯/中緯度大気海洋相互作用
◼ 北極域気候変動及び地球温暖化の気候影響評価・予測
◼ 海面情報（海上風・波浪・海面高・海流）の高頻度計測手法と解析手法の開発

教授 國信洋一郎 , 助教 関根康平, 　
研究室サイトへ

水素結合やLewis酸－塩基相互作用のような非共有結合性相互作用を１つのキーワードとして、高い活性と選択性を発現できる触媒を創製し、炭素－水素（C-H）結合変換反応など、高効率かつ実用的な新規有機合成反応を開発しています。また、開発した反応を利用することで、π共役系分子やポリマーなどの高性能な有機機能性材料の創製を目的に、研究を行なっています。

●高い活性や機能性をもつ触媒の創製
●新規かつ実用的な有機合成反応の開発：炭素－水素結合変換反応の開発、など
●高性能な有機機能性分子の創製：新規π共役系分子やポリマーの創製

教授 田中謙治, 　
研究室サイトへ

磁場閉じ込め高温プラズマのレーザーやマイク ロ波を用いた計測手法の開発と、それを用いた物 理研究を行っています。
実験と開発は岐阜県土岐市核融合科学研究所の 大型ヘリカル装置で行います。

●炭酸ガスレーザーを用いた高温プラズマの電子 密度の空間分布および乱流揺動の計測手法，お よびその解析プログラムの開発
●マイクロ波光源を用いた高温プラズマのイオン 温度計測手法の開発
●高温プラズマの閉じ込め性能評価と乱流揺動に 関する研究

教授 齋藤渉, 　
研究室サイトへ

私達の生活は電気エネルギーを使うことで成り 立っており、電気使用量は増加の一途をたどって います。環境・エネルギー問題の対策として、ク リーンエネルギーである電気エネルギーの使用比 率を上げることは必須です。特に、CO2を排出し ない再生可能エネルギーによる発電を増やしてい くことは世界的に取り組まれています。
電気エネルギーを制御により有効利用する技術 として、パワーエレクトロニクスという分野があ り、パワーエレクトロニクス回路において、電気 エネルギー制御に用いられる半導体デバイスをパ ワーデバイス、もしくは、パワー半導体デバイス と呼びます。
本研究室では、低炭素社会の実現に向けてパ ワー半導体デバイスの研究開発を行い、新たな電 力ネットワークの創生を目指しています。

●新規パワー半導体デバイスの開発
●パワー半導体インテリジェント制御技術の開発
●高機能パワー半導体モジュール集積技術の開発

教授 青木百合子, 　
研究室サイトへ

量子化学的手法により、分子レベルで新機能材料設計や触媒反応解析を行っている。 既存手法に頼らず独自の新手法を開発し、考案方法による現象解明や予測において、オリジナリティーの高いシンプルな原理の創出を目指している。高分子材料や、DNA・タンパク質等生体高分子の機能解明と予測、磁性、導電性、非線形光学、電池特性等に適用するとともに、機械学習と連携した機能物性抽出、CO2分離膜や高分子劣化防止のための分子設計、相分離に関するマルチスケール計算法等に取り組んでいる。

●高速高精度な量子化学計算法の量子コンピュータ活用に向けた展開
●強磁性・導電性・非線形光学、触媒材料設計等の理論解析と設計
●環境に資するCO2吸着問題、高分子劣化防止に関する計算化学

准教授　Moon Chanho（文 贊鎬）, 　
研究室サイトへ

プラズマ科学の基礎的研究から高温プラズマを生成す る核融合基礎実験装置を用いた研究まで幅広い研究 テーマに取り組む 。 主にプラズマ乱流 、 輸送現象 、 計測法 開発 、 非線形データ解析など 、 極限プラズマに関する教 育と研究を行う 。

●ダイナモ磁場 , ゾーナル流の自発形成 機構解明
●乱流と輸送の非線形相互作用による プラズマの自己組織化機構の解明
●レーザーやマイクロ波による先進的 プラズマリモートセンシングの開発
●トモグラフィーによる乱流の多次元構 造のダイナミクスの観測
●データ駆動プラズマ科学

准教授 森俊文, 　
研究室サイトへ

理論・計算化学、計算科学を基盤とした計算機シミュレーションによって、溶液内で起こる化学反応や高分子の高次構造形成・機能発現過程の分子機構の解明に取り組んでいる。特に、実験では直接見ることが困難な凝縮系での分子の動きを分子シミュレーションや量子化学計算によって明らかにすることで、分子レベルでの現象の理解とボトムアップでの分子設計に取り組んでいる。

・凝縮系反応の動的反応理論の開拓
・生体分子機能の分子シミュレーション
・タンパク質の構造ダイナミクスと機能の理論解析
・有機触媒・酵素の化学反応機構の理論解析

准教授 アルブレヒト 建, 　
研究室サイトへ

有機化学・光化学・電気化学などを 基盤とした新規半導体 ・発光材料の開発 に加えて 「 電界 」 を触媒とする新規反応の開拓を行っ ている 。 発光材料はデンドリマーと呼ばれる樹状高分子を基盤とした熱活性化遅延蛍光(TADF)材料や発光ラジカル材料を開発している。開発した材料は印刷等の溶液プロセスを通じて有機 EL等の発光デバイスへと応用したり、刺激応答性についての研究を行っている 。新規触媒反応としては有機 分子に電気二重層やナノギャップ電極を用い て強電界を印加した状態で行う反応の開拓を行っている 。国内外との共同研究も多数実施しており、学生の海外派遣実績も多数ある研究室である。

● 刺激応答性等を有するデンドリマー型発光材料の開発と発光 素子への展開
● 有機分子への電界印加を触媒とする有機合成 における新しい方法論の開発

准教授 狩野有宏, 　
研究室サイトへ

癌（がん）細胞は、本来正常だった細胞に遺伝子変異が蓄積し暴走したものです。急激に増殖するがん細胞は特殊な代謝システムを発達させていると考えられています。また、元々は自分の細胞であったがん細胞も免疫によって見分けられ、排除されることが近年明らかになりました。しかしながら一方で、がん細胞はこの免疫からの監視を逃れあるいは抑制する能力を身につけ顕在化すると考えられています。ここでは、がん細胞の代謝機構や異所性生着・増殖能獲得メカニズム、あるいは免疫逃避メカニズムの解明に取り組んでいます。また将来的には、得られた成果を元に新たな概念のがん治療法の開発を目指します。

●がん細胞増殖悪性化におけるミトコンドリアタンパク質の役割
●がん細胞が分泌する免疫抑制タンパク質の同定と新たながん治療法の開発

准教授 山形幸彦 , 准教授 堤井君元, 　
研究室サイトへ

電離反応を利用したプラズマプロセスは、通常の環境下では起こらない物理・化学的効果を発現可能であり、エレクトロニクス・材料分野から環境・エネルギー分野まで、持続可能社会を支える最先端技術です。私たちはプラズマやレーザーを駆使した①各種製造プロセスの開発・最適化やデバイス性能の解析、②過酷な環境下で使えるエレクトロニクス材料・デバイスやヒトにやさしいバイオ機能材料・デバイスの開発など、次世代を切り拓く先端的研究に取り組んでいます。

●プラズマ／レーザープロセスのレーザー計測法によ るパラメータ計測と反応制御
●パルスレーザー計測法による窒化物半導体の温度／ 歪みの非接触測定法の開発
●ナノ構造カーボン材料の電子エミッターへの応用
●ワイドバンドギャップ材料を用いた高温ダイオード および高温キャパシターの開発
●超硬質材料の表面機能制御とバイオ機能評価

教授 服部励治, 　
研究室サイトへ

この研究室では新規の電子ディスプレイを中心 に研究・開発しています。現在、取り組んでいる のは「有機ELディスプレイ」と「マイクロLED ディスプレイ」。この他にも周辺技術となる薄膜 トランジスタ、無線電力伝送、タッチパネルにも 研究範囲を広げています。ディスプレイ技術は毎 年毎年目まぐるしく変化していっていますが、 我々も変化を恐れず新しい技術に積極的に取り組 んで行きます。また、大面積でフレキシブルな ディスプレイを作る時に重要な技術となる有機エ レクトロニクスの研究も行っています。この研究 室では材料からアプリケーションまで幅広い知識 と経験を得ることが可能です。

●フレキシブル透明有機ELディスプレイの研究
●マイクロLEDディスプレイの研究
●容量結合型心電センサーの研究
●無線電力伝送技術の開発

教授 花田和明 , 助教 恩地拓己, 　
研究室サイトへ

定常核融合炉の実現を目指して先進的プラズマ診断 ・プラズマ波動加熱 ・プラズマ対向壁の能動的制御をテーマに研究を行っています。実験では球状トカマクとしてアジア最大の装置QUESTでGHz帯の大電力高周波によってプラズマを生成・加熱し、その振る舞いを調べています。またプラズマ-壁相互作用は壁温に依存する性質があるため、高温壁を利用した粒子制御実験とモデリングを進めています。近年は液体金属を利用した先進的プラズマ対向壁の開発も開始しました。QUESTはオンキャンパス（筑紫）の装置であり、実験・技術開発の現場を実体験できます。

「当研究室は、出射・池添研究室、井戸研究室と協力して教育・研究を進めています。」

●世界最長の定常球状トカマクプラズマ中の粒子循環の理解
●世界で唯一の高温壁を用いた燃料粒子制御
●波動からプラズマへのエネルギーと運動量移行の理解と応用
●プラズマ・気体・固体間の相互作用の理解と制御
●用途に応じた計測器や分析法の開発

教授 寒川義裕 , 准教授 草場彰, 　
研究室サイトへ

近未来の新たな生活様式、産業活動スタイル（Society 5.0）への移行が推し進められている折から、我々人類は新型感染症の発生・拡大を経験し、その取組みの社会的意義が益々高まっている。材料開発においても AIを活用した「マテリアル革新力強化」の在り方が問われている。本研究グループでは計算科学とデータ科学に立脚した『材料プロセス・インフォマティクス』と言う学問領域を確立し、これからの時代に即した新たな材料開発・産業活動スタイルを提案する。現在、2014年ノーベル物理学賞の受賞対象材料となった窒化物半導体の更なる高品質化、次世代パワーデバイス等への応用を推し進めている。

●マルチフィジクス結晶成長シミュレーション ●GaN パワーデバイス開発 ●AlGaN 深紫外レーザー開発

教授 渡邊裕章 , 助教 甲斐 玲央, 　
研究室サイトへ

発電等のエネルギーシステムや航空機等の輸送推進システムの低炭素化は、人類の極めて重要な課題です。本研究室では、流体力学や熱化学等を基盤として、システムの基幹要素となる化学反応・燃焼の数値シミュレーションや実験と情報科学との融合研究を通じて、低炭素社会を実現する革新的な燃焼技術やエネルギー転換技術の開発に取り組んでいます。

◼ 高効率・ゼロエミッションガスタービンの研究
◼ 低NOx航空用ジェットエンジンの研究
◼ 固体燃料の高効率エネルギー転換技術の研究
◼ メタンハイドレートの回収利用技術の研究

教授 Yoon Seong Ho （尹 聖昊） , 准教授 宮脇仁 , 准教授 中林康治, 　
研究室サイトへ

炭素材料における階層的ナノ構造の認識と 機能性発現機構の理解に基づいた材料設計 ・ 複合化による高機能性創製 、 石油 ・ 石炭等化石 資源およびバイオマスの高度利用 、 および炭素 繊維や活性炭などの高機能性 ・ 高性能炭素材 料の電気自動車用構造材 、 吸着材や触媒担体 、 二次電池 ・ 黒鉛電極用電極材など 、 エネル ギー ・ 環境分野への応用を目指すグリーンサス テイナブルケミストリー研究を行っている 。

●高機能性・高性能炭素材料
●化石資源の高度利用
●グリーンサステイナブルケミストリー

教授 波多聰 , 教授 奥山哲也 , 准教授　石田洋平 , 　
研究室サイトへ

電子線トモグラフィー、 歳差運動照射電子回折 、 自動 ・ 高速画像収録など 、 先端電子顕微鏡設備の観察 ・ 分析機能を活用し 、 材料物性に関わる諸問題の解明に取り組んでいる 。 最近は特に 、 学内外の研究者 ・ 技術者と共同で 、様々な画像処理や機械学習の技術を電子顕微鏡データの収録 ・ 解析に取り入れるほか 、 新機能を有する試料ホルダーの開発を行うなど 、ソフトとハードの両面から電子顕微鏡法の発展に力を入れている 。

●その場変形電子線トモグラフィーの手法開発および転位 結晶欠陥 の三次元ダイナミクス観察への応用
●電子線ナノビーム回折 ・ 分光データの多点収録による鉄鋼材料 、 超伝導材料 、 ガラス材料等の微細構造解析
●結晶化合物の短範囲規則状態 ナノ領域構造ゆらぎ における三次元局所構造解析

准教授 Farzaneh Hooman, 　
研究室サイトへ

ESS研究室の研究プロジェクトは、長期的なエネルギー問題解決 の促進につながる戦略やポリシーの特定に焦点を当てています。 これには、世界のエネルギー供給問題や社会が直面している環境 問題が含まれます。ESS研究室は分析手法の開発と計算モデル の利用を通じて、あらゆるレベルにおいてより最良なエネルギー と環境政策を形成する科学およびテクノロジーの役割解明に努 めることでこの目標に従事しています。

◼ エネルギーシステムモデリング
◼ 再生可能エネルギーの統合
◼ 低排出シナリオ分析
◼ デマンドレスポンス管理システム

教授 磯辺篤彦 , 准教授 木田新一郎 , 助教 上原克人, 　
研究室サイトへ

理論モデルや数値モデルを利用した海洋力学研究、ドローンなど 新たなツールを導入した海洋観測、マイクロプラスチックなどの 海洋プラスチック汚染、古潮汐や古海洋循環の理論的・数値的研 究を行う。対象とする海域は沿岸海洋から外洋まで、時間規模は 数時間から数万年までをの諸現象を扱う。

◼ 陸棚域や沿岸海域の海洋循環と物質輸送過程
◼ マイクロプラスチックや漂流・漂着ゴミによる海洋環境問題
◼ 外洋域の海況変動に対する沿岸・縁辺海の応答
◼ 東アジア陸棚域における過去２万年の海況変動

教授 加藤太治, 　
研究室サイトへ

近未来のエネルギー源として開発されている核融合炉の超高温プラズマや炉材料中の原子過程について量子論レベルでの研究を行なっています。また、宇宙の高エネルギー現象(太陽や重力波天体)の理解のための天体観測との連携研究も推進しています。
核融合科学研究所（岐阜県土岐市）の研究施設を用いた研究・教育を行っています。

●核融合・天体プラズマ中の多価イオンの非平衡原子過程
●中性子星合体で合成されるランタノイドイオンのオパシティ
●重元素セラミックスの蛍光スペクトル
●ダイバータプラズマと固体表面での水素リサイクリング

准教授 坂口英継 , 准教授 森野佳生 , 助教 翁長 朝功, 　
研究室サイトへ

非線形な問題に対して物理・数学・情報学的知見を活用して様々な理論的研究を領域横断的に行っている（図１）。カオス・フラクタルなどの非線形科学や多数の要素が強く相互作用する複雑系に関しては数値シミュレーションなどを活用した理論的研究を行っている。
また、結合振動子系や複雑ネットワークの解析・機械学習アルゴリズム開発などを通して、電力網などを含む非線形動的システムの障害に対する頑健性解析、非線形動力学に基づく機械学習・脳模倣型AIに関する解析（図２）、実データを予測分類する数理情報学的なデータサイエンス研究等も行っている。その他にもボーズ凝縮体がつくる渦ソリトンの解析や、粘菌と呼ばれるアメーバ様単細胞生物の集合過程に現れるスパイラルパターン（図３）の解析等を行ってきた。より詳しくは研究室ウェブサイトを参照されたい。

●非線形振動子の集団同期
●様々な実データの数理的解析
●非線形動力学に基づく頑健性解析や機械学習アルゴリズム開発
●ボース・アインシュタイン凝縮体の渦ソリトン
●細胞性粘菌の集合ダイナミクス

准教授 小菅佑輔, 　
研究室サイトへ

高温プラズマにおいてみられるプラズマ乱流現 象、輸送現象、自己構造形成やそのダイナミック スについて、解析、計算機シミュレーション、お よび実験データ解析に基づいた幅広い教育と研究 を行う。

●乱流プラズマによる非線形構造励起過程のモデ リング
●中性粒子ープラズマ相互作用に関する研究
●位相空間乱流に関する研究
●輸送モデリング
●数値プラズマ乱流シミュレーション研究
●データ駆動科学を用いた乱流ダイナミクス研究

教授 林信哉, 　
研究室サイトへ

通常は私たちの身の回りにはない高エネルギー粒 子であるプラズマを用れば，これまで不可能であっ た技術が可能になります．「医療」「バイオ」「農 業」「環境」の各分野で役に立つプラズマの新しい 応用技術の研究開発を行っています．
プラズマは高いエネルギーを持ちますが寿命が短 いため，化学薬品とは異なり，薬剤の残留性の心配 がない安全無害な応用が可能です．この利点により 人と環境に優しい医療器材用プラズマ滅菌器や農産 物殺菌装置，食品殺菌装置を開発しています．また， 植物に酸素プラズマを照射することで植物の成長を 促進させる研究も行っています．
また，細胞に酸素プラズマを照射しがん細胞を殺 滅する研究を行っています．一方でT細胞，B細胞， マクロファージといった免疫細胞に酸素プラズマを 適度に照射することで免疫細胞を活性化し，病気の 予防につなげる研究も推進しています．

●酸素プラズマによる人と環境に優しい滅菌器
●プラズマ照射によるがん細胞の殺滅とメカニズム
●酸素プラズマによる免疫細胞の活性化

教授 広瀬直毅 , 助教 辻英一 , 助教 大貫陽平, 　
研究室サイトへ

海洋内部波・深海乱流の数理モデリング、漁船観測データの逐次 同化と沿岸海況予報、海峡変動力学の統合と解剖、海洋エネル ギー資源の数値的探求など、海洋の基礎科学から応用・実証まで 幅広い研究活動を展開している。演繹法的な数値シミュレーショ ンと帰納法的観測データ解析の両立を目指す（データ同化）。

◼ 深海乱流の直接数値シミュレーション
◼ 東シナ海内部潮汐エネルギー変動の解明
◼ ICTスマート沿岸漁業推進事業
◼ 海洋エネルギーポテンシャル推計

教授 大橋直樹 , 教授 原徹 , 准教授 坂口勲, 　
研究室サイトへ

無機材料の結晶構造 、 化学組成 、 それに由来 する電子状態を設計 ・ 制御し 、 さらに 、 セラミッ クスや薄膜材料中での不純物や欠陥の振る舞 い 、 界面状態の理解と機能化を図ることによっ て 、 先端的な光 ・ 電子機能 発光材料 、 半導体素 子材料 、 センサー等 材料や２次電池材料の実 現を目指している 。 そのため 、 固体物性 、 固体 化学などを基礎とし 、 結晶合成や薄膜堆積な どの結晶成長に関わる開発研究と 、 高分解能 電子顕微鏡やナノ領域の化学組成分析装置な どを駆使した材料評価とを推進している 。 本講座の学生は 、 つくば市所在の国立研究開 発法人 物質 ・ 材料研究機構にて研究を行う 。

●センサ 、 発光素子等の電子素子の高機能化を目指したオプトエレクトロニクス材料の開発
●高性能二次電池の開発を目指した新しい固体電解質などのイオニクス材料の開発
●電子顕微鏡やイオンビーム技術 、 電子分光などを活用した材料評価と電子構造解析

教授 吾郷浩樹, 　
研究室サイトへ

最近、原子の厚みしかない二次元の原子シート原子膜が、大きな注目を集めています。当研究室では、炭素からなる原子膜で、優れた電気特性を示す「グラフェン」、二次元絶縁膜である「六方晶窒化ホウ素 h-BN）」などを扱っています。特に、CVD法による高品質合成や物性発現、ヘテロ積層に関する研究を行っています。さらに、積層した原子膜の間にできる二次元空間を利用して、一般には存在しない結晶構造を見出す、あるいは全く新しい二次元物質を作り出すという試みを進めています。このような研究を通じて、トランジスタや太陽電池、光センサーなどの応用研究も展開しています。

●グラフェンの成長と反応機構、及び応用展開
●新規原子膜である遷移金属カルコゲナイドや六方晶窒化ホウ素等の合成や物性・応用
●原子膜で囲まれた二次元ナノ空間に基づく新しい科学の推進

教授 岡本創 , 准教授 山本勝 , 准教授 佐藤可織, 　
研究室サイトへ

大気物理学に関する理論的・観測的研究を行う。地球観測衛星に よる雲・対流・降水とエアロゾルの物理特性を研究する。次世代型 の観測機器開発を行い、衛星計画を推進する。 地球惑星の大気力学の理論研究およびデータ解析を行う。

◼ 雲・対流・降水・エアロゾル研究
◼ 次世代型観測機器開発研究
◼ 衛星リモートセンシング研究
◼ 地球型惑星の大気大循環の力学
◼ 日本周辺の縁辺海海域の気象

教授 大瀧倫卓 , 准教授 末國晃一郎, 　
研究室サイトへ

無機固体の機能物性学と、化学的な物質創製学との協奏的な融合を目指して、「新しく面白く（できれば美しく）、そして役に立つ」材料の開発を行っている。特に金属酸化物半導体や金属カルコゲナイド、低次元ナノ構造物質などの熱・電子・光・磁気物性について、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換材料や、熱の移動を可変制御できる材料、光や磁場に特異な応答をする材料、シングルnmオーダーの低次元規則性を自発的に持つ材料などの探索・合成・評価解析を進めている。なかでも、環境適合性や安全性、耐久性、経済性が注目されている酸化物・硫化鉱物熱電材料については、世界に先駆けて開発研究に着手し、現在もn型酸化物の熱電性能記録を更新し続けており、世界的にも先導的な研究拠点の一つである。

●結晶構造・組成・ナノ構造の革新による酸化物・硫化物熱電変換材料の開発
●ナノ粒子分散・ナノへテロ界面による増強フォノン散乱と良導電性の両立
●新規プロセッシングによる酸化物/非酸化物ナノコンポジットセラミックス
●多元素同時ドープによる特異な固溶限界拡大と高濃度ドーピング
●層状・かご状・ラトリング結晶構造と熱・電子物性解析
●有機分子集合体鋳型による低次元無機ナノ物質の自己組織合成と特異量子物性

教授 糟谷直宏, 　
研究室サイトへ

核融合プラズマに関するシミュレーション研究 にスーパーコンピュータを用いて取り組む。磁場 閉じ込めプラズマで重要な役割を果たすプラズマ 乱流について、自発的構造形成機構を中心にシ ミュレーション研究を行う。また、プラズマ実験 とプラズマシミュレーションから得た乱流場デー タを対照させる数値診断により、プラズマ乱流を 研究する新しい方法論(乱流統合診断)を開拓する。 さらに、核融合プラズマの輸送問題について、炉 心、周辺等の支配法則を探求し、それら物理過程 を統合した核融合炉シミュレータを開発すること により、核燃焼プラズマの自己完結的な時間発展 シミュレーション実現をめざす。これら研究を通 じて、実験観測対象を模擬する複合的な計算機シ ミュレーションのための教育を行う。

●プラズマ乱流の構造形成と選択則に関する研究
●乱流場の数値診断シミュレーション研究
●核燃焼プラズマ統合コードの開発研究
●マルチスケールプラズマシミュレーション研究

教授 胡長洪 , 助教 渡辺勢也 , 助教 Liu Yingyi （劉 盈溢）, 　
研究室サイトへ

本研究室は、海洋再生可能エネルギー開発の重要な課題である 厳しい自然環境における安全性と経済性の両立を根本的に解決 するために、最新のCFDシミュレーション技術及び水槽実験技術 を駆使して、従来と異なる発想の洋上風力発電装置、潮流発電装 置、及び洋上送電システムの研究開発を行っています。

◼ 低コスト・高機能洋上風力発電用浮体構造物の開発
◼ 新型高効率潮流・海流発電システムの研究
◼ 浮体式洋上送電塔の開発
◼ 超高並列性能を有する次世代CFDソルバーに関する研究

准教授 長谷川真

核融合は持続可能なエネルギー供給を可能にする次世代の技術とされ、特にその制御が非 常に難しいため、複雑なプラズマの動作をリアルタイムで管理し、効率的にエネルギーを 抽出することが求められます。
本研究室では、核融合エネルギーの安定的かつ効率的な生成・制御を実現するために、情 報技術や制御理論を活用して、核融合の実用化に向けたさまざまな技術的課題に取り組ん でいます。プラズマの長時間維持や高効率なプラズマ閉じ込め、不安定性の抑制などに関 する先進的な実験、及び研究は、筑紫キャンパスに設置されているアジア最大の球状トカ マク装置QUESTを用いて行われます。
当研究室は、核融合プラズマ物性理工学（井戸・木下）、核融合システム理工学（花田・ 恩地）研究室、先進プラズマ理工学（出射・池添）研究室と協力して教育・研究を進めて います。

●機械学習を用いたプラズマ制御技術の開発
●ダイバータプラズマの生成と維持に関する研究
●プラズマの数値予測モデリングによる予測と最適化
●センサー技術とデータ収集によるリアルタイム処理の研究
●不安定性を抑制するロバストなフィードバック制御システムの開発

教授 飯久保智 , 准教授 嶋田雄介, 　
研究室サイトへ

構造・機能性材料の開発には用途に応じてさまざまな性質が求められるため、計算科学を利用して効率よく開発を進めることが成否をわけると言っても過言ではありません。私たちは物質内部の電子状態を明らかにする「第一原理計算」、物質の地図とよばれる「状態図」などを駆使して、新物質探索法や材料組織制御法を研究しています。具体的には太陽電池、熱電材料、二次電池などに適用し、物性物理学と材料組織学の観点から、次世代の構造・機能性材料の開発を行っています。

●第一原理計算、計算状態図を利用した新物質探索法の開発
●熱力学データを活用した材料組織の制御法の開発
●量子ビーム（X線、中性子線）を用いた結晶構造解析

教授 永長久寛 , 准教授 北條 元, 　
研究室サイトへ

触媒はエネルギー・ 物質変換と環境保全のためのキーマテリアルである 。 当研究室では金属のナノ粒子や複合酸化物などの無機系固体触媒材料の設計 ・ 開発から電子顕微鏡 、 シンクロトロン放射光を利用した触媒の静的 ・ 動的キャラクタリゼーション手法の開発を目指している 。 固体表面上の化学反応をつかさどる原理を解明する基礎研究から産業界との連携による実用化研究まで 、 一貫した触媒化学の教育研究を行っている 。

●高い触媒特性を示す金属担持触媒 、 金属酸化物触媒の開発
●無機固体材料の構造 ・ 機能解析および触媒特性との相関性の解明
●電子顕微鏡 、 シンクロトロン放射光を利用した新規な触媒構造 ・ 反応解析法の開発

准教授　村田亜沙子, 　
研究室サイトへ

タンパク質に翻訳されないノンコーディングRNAが数多く同定され、それらが独自の機能を有していることや、疾患に関連していることが明らかになった。そのため、RNAは次世代の創薬標的として注目されている。
我々は、RNAを標的とした低分子創薬を目指し、RNAの構造・機能を自在に操る新低分子化合物の実験的探索手法の開発を行うとともに、生命科学に資する実験とAIを併用した分子デザイン、RNA標的ケモインフォマティクスに取り組んでいる。また、DNAやRNAなど核酸分子が関わる生命化学反応および細胞機能を低分子により調節する応用研究も行っている。
●RNAに結合する低分子の探索/開発・生命化学反応への応用
●低分子の結合標的RNAモチーフの探索手法の開発
●RNA-低分子の複合体解析による相互作用様式の解明

教授 榊泰直, 　
研究室サイトへ

高強度光レーザーとの物質の相互作用によって 生じる強烈な電場を使って、次世代型粒子加速器 の研究開発を行っています。特に、粒子計測法と 機械学習を融合させた新規計測技術開発を目指し ます。
実験と開発は京都府木津川市量子科学研究開発 機構関西研究所にあるレーザー施設を用います。

●高強度レーザー光を利用した最先端粒子加速の 開発
●蛍光媒質を利用した高エネルギー粒子診断法の 開発
●データサイエンス援用型高精度計測システムの 開発
●機械学習による新規知識の獲得法の開発

教授 島ノ江憲剛 , 准教授 渡邉賢 , 准教授 末松昂一, 　
研究室サイトへ

金属酸化物を中心した無機材料の精密合成や構造制御を原子・ナノレベルで行うことにより、バルク、表面,界面の機能を最大限に引き出すとともに新たな機能も付加した、最先端のガスセンサ、次世代の全固体電池、超高性能酸素分離膜など、これまでにない新しい化学機能デバイスを創製する。これらの研究開発では、材料・デバイスの構造・物性の高度な解析により機能発現メカニズムを理解するとともに、先進デバイスの実現に資する設計指針を構築し、産業展開する。

●精密ナノ粒子創成技術の開発と酸化化物半導体、固体電解質を用いた高機能ガスセンサへの応用研究
●セラミックス焼結技術を応用した次世代全固体電池作製プロセスの開発と材料設計の構築
●新規酸化物イオン導電体、混合導電体を用いた高性能酸素分離膜に関する研究

准教授 東藤貢, 　
研究室サイトへ

iPS細胞由来心筋細胞を用いたアクチュエータ開発や発電細胞を 模擬したバイオ電池の開発等のバイオテクノロジー研究、骨・軟 骨・血管等の再生医療への応用を目指した複合系多孔質材料の 構造と力学特性に関するバイオマテリアル研究、医療用CT画像を 用いたコンピュータ・シミュレーションによる骨・関節のバイオメカ ニクス研究を進めています．また、工学的技術の医学への応用を 目指し、医学系研究者と連携して学際的研究を推進しています．

◼ iPS細胞由来心筋細胞を用いたバイオアクチュエータの開発
◼ 発電細胞を模擬したバイオ電池の開発
◼ CT画像を利用したFEMを用いた骨のバイオメカニクス研究
◼ AIを利用した骨折診断システムの開発

教授 山田琢磨, 　
研究室サイトへ

実験室プラズマを用いて 、 プラズマ乱流内の非線形素過 程の解明に取り組む 。 プラズマ乱流に発生する多スケー ル構造を観測する測定器の開発や非線形結合解析を通 じて 、 プラズマ乱流に関する教育と研究を行う 。

●ダイナモ磁場 , ゾーナル流の自発形成 機構解明
●乱流と輸送の非線形相互作用による プラズマの自己組織化機構の解明
●レーザーやマイクロ波による先進的 プラズマリモートセンシングの開発
●トモグラフィーによる乱流の多次元構 造のダイナミクスの観測
●データ駆動プラズマ科学

教授 横山士吉 , 准教授 LU GUOWEI , 助教 佐藤洸, 　
研究室サイトへ

情報通信分野への応用を目指した光学ポリ マーの材料研究とデバイス研究を進め 、 超高速 で低消費電力の光制御技術を実現する 。 また 、 無機 ・ 半導体光導波路とポリマーを融合したハ イブリッド型フォトニックデバイスや非線形光学 効果を用いた新規光スイッチングデバイスへの 展開を目指す 横山グループ 。 また 、 高分子の 物性研究として 、 様々な高分子類の構造と物 性の研究の研究を行う 高橋グループ 。

●ポリマー光変調デバイスの高性能化 横山グ ループ
●光機能性ポリマーの合成とデバイス応用 横山 グループ
●非線形光学素子による新しい光スイッチングデ バイス 横山グループ
●モデル高分子の絡み合いと粘弾性 高橋グルー プ

教授 栄部 比夏里 , 准教授 猪石篤, 　
研究室サイトへ

電気化学 ・ 有機化学 ・ 無機化学 ・ 光化学などを 基盤とした新規半導体 ・ エネルギー材料の開発 と 「 電界 」 を触媒とする新規反応の開拓を行っ ている 。 発光材料はデンドリマーと呼ばれる樹 状高分子を用いた有機 EL 用材料や刺激応答性 材料を開発している 。 二次電池材料について は電気自動車などに用いる低コスト低環境負 荷の大型高エネルギー密度蓄電池実現に向け て 、 次世代電池応用を見据えた有機系電極材 料や全固体電池応用を目指した固体電解質の 研究を行っている ｡新規触媒反応としては有機 分子に電気二重層やナノギャップ電極を用い て強電界を印加した状態で行う反応の開拓を 行っている 。

● 刺激応答性等を有する発光材料の開発と発光 素子材料への展開
● 有機分子への電界印加を触媒とする有機合成 における新しい方法論の開発
● 全固体リチウムイオン電池の開発

教授 杉原裕司 , 助教 山口創一, 　
研究室サイトへ

地球環境流体圏の多様な課題について環境流体力学の立場から 研究しています。特に、大気-海洋間のCO2交換に関わる海面境界 過程、ローカルリモートセンシングと連携した流体情報学、沿岸海 域の潮流・水質の変化を正確に予測する高解像度海況予測モデ ルと沿岸生態系モデル、潮流エネルギー賦存量の高精度評価に 関する研究に取り組んでいます。

◼ 大気-海洋間のCO2交換機構に関する流体工学的研究
◼ ローカルリモートセンシングと環境情報の統合化
◼ 沿岸海洋生態系の変動機構の解明と予測技術の開発
◼ 沿岸海洋における高解像度海況予測技術の開発
◼ 潮流エネルギー賦存量の高精度評価に関する研究

准教授 斉藤光, 　
研究室サイトへ

電子顕微鏡内で試料に熱・光・外力などを加えて、微細組織や機能/力学特性がどのように変化するかをリアルタイムで観察する「その場観察」法は、「現象が自分の目で見える」という電子顕微鏡の特徴を最大限に活用できる手法です。本教育分野では、その場観察手法をさらに進化させ、AIに代表されるデータサイエンスを駆使した情報処理技術、さらには計算科学的手法と融合させることで、未知の物質の探索やデバイス機能そのものをナノスケールで可視化する新技術を開発し、材料やデバイスの研究開発革新を加速させることに挑戦しています。また、電子顕微鏡の本質である電子線と物質との相互作用の中にはいまだに未解明かつ魅力的な現象があります。本教育分野ではそれらの探求にも踏み込み、さらに活用した新原理の超高速検出器やイメージング手法の開拓を推進し、真に新しい科学現象を可視化するユニークな電子顕微鏡法を生み出そうとしています。

●ポリマー・金属など構造材料のナノ力学を解明するその場変形ナノイメージング
●天然鉱物ナノ粒子およびナノ鉱物における不定比組成と構造変態の相関
●トポロジカル表面プラズモンと二次元半導体の軌道角運動量選択相互作用の観測
●新型ピコ秒電子線検出器の開発とナノ蛍光寿命イメージングへの応用
●機械学習を活用した電子エネルギー損失分光の高速化と有機材料解析への応用
●機械学習を活用した超高速電子線トモグラフィーによる３Dナノイメージング
●塑性変形に伴う転位下部組織形成過程の観測

教授 原田明 , 助教 石岡寿雄, 　
研究室サイトへ

最先端の研究データを取得するためには，新しい分析法の開発は必要不可欠である。本研究室は，分子の構造・反応・機能を研究するための新しい計測法を創案・開発し，物質科学に関連して社会的に問題となっている諸問題解 決への応用を念頭に，基礎科学的に興味深い諸課題の解明にも携わることを目的としている。特に，レーザー光・シンクロトロン光を活用した分子の新しい分光学的計測法を開拓し，基礎的な分析化学・物理化学から，環境化学・生 化学・宇宙化学まで広く応用展開している。

●レーザー光やシンクロトロン光の照射で生じる”熱・イオン・蛍光・高調波”等を利用した超高感度・高精度計測法の開発
●分子鋳型電極を用いた分子分析法の開発
●水，氷面などの微小・極限環境内での分子挙動，生体内・環境中における諸科学現象の解明

教授 吉田茂雄, 　
研究室サイトへ

本研究室では、流体力学、機械力学、制御工学、システム工学等を ベースに、理論、シミュレーション、実験等のアプローチにより、循 環型社会構築に不可欠な風力発電システムの低コスト化、超大型 化、多機能化、発電量向上などによる経済性向上、ならびに、発 電方法の多様化に関する研究を行っている．

◼ 商用風車の開発に関する研究
◼ 浮体式洋上風車
◼ 空力技術・空力弾性技術
◼ 制御・保護技術
◼ ウィンドファーム最適化

教授 内田孝紀, 　
研究室サイトへ

風工学分野では、人々の生活圏高度における局所的な風の流れ 予想の高度化を目指します。特に、風力発電の需要拡大、台風、 竜巻、火山ガス、山火事などの災害リスクの低減、空の革命の実 現（無人/有人ドローンの高密度運用）を研究の柱とし、風洞実験 (EFD)/数値計算(CFD)/野外観測によりアプローチしています。

◼ 物体周辺流と空力特性に関する研究
◼ 大気境界層の構造と乱流特性に関する研究
◼ 大気成層流と地形・地物周辺流れに関する研究
◼ 再生可能エネルギーの有効利用に関する研究
◼ 数値流体シミュレーション・風洞実験・野外計測の高度化に関する研究

教授 竹村俊彦 , 准教授 江口菜穂 , 准教授 道端拓朗, 　
研究室サイトへ

社会的に広く関心が持たれている代表的な環境問題である気候変動と大気汚染の両方に関わる研究を行っています。特に、大気中の主要物質である浮遊粒子状物質（エアロゾル）・微量気体・雲による気候変動について、数値モデルの開発・利用および人工衛星データ解析により解明・評価を進めています。

◼ 気候変動と大気汚染に関する地球規模での数値モデルの開発
◼ 大気中の微粒子（エアロゾル）や雲による気候変動の評価
◼ エアロゾル（PM2.5や黄砂）の週間予測システムの開発
◼ 微量気体成分・雲のデータ解析による物質輸送過程の解明
◼ 人工衛星観測による温室効果気体・雲データの導出手法の高精度化

教授 山本直嗣 , 准教授 森田太智, 　
研究室サイトへ

手のひらサイズの小型人工衛星用ロケットから 有人惑星間航行用のレーザー核融合ロケットエン ジンまで様々な次世代宇宙推進に関する研究およ び開発を、実験、計算機シミュレーションの両面 から進めています。さらに宇宙機のシステム設計 も行っています。
また、天体観測や衛星観測だけでは理解が難し い超新星残骸における衝撃波、太陽フレアにおけ る磁力線再結合、地球のバウ衝撃波等の高エネル ギー現象に似た状態を地上で再現し、詳細に計測 することで、宇宙の高エネルギープラズマ現象の 研究も進めています。

●手のひらサイズの小型イオンエンジンの開発
●ホールスラスタにおける異常輸送の解明
●電気推進機の自動制御に関する研究
●レーザー核融合ロケットの原理実証研究
●高強度レーザーによる天体プラズマ現象の研究

准教授 光原昌寿, 　
研究室サイトへ

金属やセラミックスなどの結晶性材料の力学特性と微細構造について主に研究を行っている 。 原子配列 、 格子欠陥 転位など の密度や分布 、 結晶粒界の性質 、 結晶配向や析出物分散状態といった様々なサイズの内部組織に着目しつつ 、 材料の力学的性質などを決める諸因子を解明し 、 未来の材料開発に貢献することを目的としている 。 引張試験 ・ 圧縮試験 ・ 硬さ試験 ・クリープ試験などの力学試験 、 電子顕微鏡による組織観察を得意としている 。

●構造用金属材料の変形と破壊
●耐熱合金のクリープ変形と強化機構解明
●新規耐熱合金の開発

教授 Wang Dong（王 冬）, 　
研究室サイトへ

当研究室では、情報通信機器の構成部品である集積回路（LSI）の更なる高性能化・多機能化のために、More Moore, More than Moore, Beyond CMOS等といった新技術の研究を行っています。 具体的には、トランジスタや発光デバイスといった半導体素子を高性能化するための、IV族半導体プロセス技術（薄膜材料形成・加工技術）の研究、デバイス試作、材料の電子・光機能の評価とその技術開発を行っています。これらの研究を行うための、200 m2のクリーンルームと各種プロセス装置・評価装置を完備しています。 当研究室では、修士課程（2年間）の学生には「応用物理学会（全国）での発表」と「国際学会への投稿」を標準的な課題として設けています。

●先端CMOSにおける材料・プロセス技術開発
●Geオプトエレクトロニクス
●GeトンネルFET, スピンMOSFET
●ガラス/プラスチック基板上のGe, GeSn-TFT
●3C-SiC MOSFET技術開発

教授 萩島理, 　
研究室サイトへ

人口の過半が都市域に住む現在、都市の省エネルギーと環境負荷軽減は人類共通の目標です。一方、都市建築空間の環境の質は人々の健康安全と快適性に大きく影響します。本研究室は、伝熱学や流体力学などを基礎として、サスティナブルな居住環境を目指す応用研究に取り組んでいます。

◼ Sustainableな建築・都市環境のための応用研究
◼ 様々な地域の気候風土・文化経済に即したSustainable建築の追求
◼ 住宅エネルギー需要の時系列予測のためのデータサイエンス研究
◼ 再エネ・省エネの導入促進のためのエネルギー需要予測と分析

教授 浜本貴一 , 助教 Jiang Haisong（姜 海松）, 　
研究室サイトへ

日々の健康を気軽にモニタするための小型呼気センシン グ光集積回路 、 将来の IT 機器内高速配線用の超高速半導体レーザ 、 将来の光通信容量を飛躍的に増大させる光多重伝送用の光集積回路などを研究しています 。 AI 技術を取り入れた最先端の光導波路技術を開拓し 、 画期的な光デバイスを実現しようとしています 。

●携帯健康診断を目指した光バイオセンシングデバイス “ 呼気 人間の息 センシング用光集積素子を研究して います 。 将来の健康診断装置等への適用を目指し 、 セ キュリティシステムや携帯端末などへ搭載可能な光セン シングシステムの研究を行っています 。
●超高速ネットワークを目指した次世代半導体レーザ 世界で初めて実証した アクティブ MMI 現象 を用い 、 世 界最高速比 100 1 000 倍以上の Tbps 級動作を目指した超高
速半導体レーザの研究を行っています 。 ●超大容量通信用空間モード多重デバイス 現在の 1000 倍以上の伝送容量増大を目指し 、 空間モード を人工的に交換することのできる光モードスイッチ 世 界初 を研究しています

教授 菊池裕嗣 , 准教授 奥村泰志, 　
研究室サイトへ

新規な分子設計に基づいた液晶、 キラル化合物 、 高分子 、 金属有機構造体などを組み合わせて自己組織的に形成される複合系を設計し 、 偏光顕微鏡 、 共焦点顕微鏡 、 電子顕微鏡や超解像顕微鏡などを駆使した構造観察およびDSC 、 誘電緩和 、 電気光学応答 、 第二次高調波発生 など各種物性測定による知見に基づいて構造や秩序を高度に制御すると共にデバイス化することで 、 低環境負荷で高性能な新材料の創製と様々な分野への応用を目指している 。

● ナノ構造化ソフトマターの構造観察、秩序形成 メカニズムの解明と新規構造様式の創出
● 物質融合による新規液晶相の創製と電気光学・ 電気化学デバイスへの応用
● 比誘電率が約１万の強誘電性液晶材料の機構 解明と多様な分野への応用

教授 吉武剛 , 准教授 Abdelrahman Zkria , 助教 楢木野 宏, 　
研究室サイトへ

センシング材料 とデバイス 、 さらにはデバイス 創製 のための 要素技術 を 含 めたプロセスと 評価技術に関する研究 を 、 材料創製 からその 評価 、さらにはデバイス 作製 までを 一貫 して 行 うことで 遂行している 。 センシング 材料 の 創製 にはスパッタ 法 、レーザーアブレーション 法 、 同軸型 アークプラズマ 堆積法 などの 物理気相成長法 を 主 に 用 い 、 デバイス 創製 のための 新 しい 要素技術 としてレーザーを 駆使 した 方法 の 開発 に 積極的 に 取 り 入 れている 。 他大学・ 高専 からの 進学者 と 外国人留学生 が 多 く 様々 な 出身者 が 集 まった 研究室 である 。

●ダイヤモンドや 酸化 ガリウム 等 のワイドギャッ プ 半導体 による 極環境 でも 動作 するセンサーお よび 光電変換素子 の 開発
●ダイヤモンド 中 への 量子 センターの 創製 のため のプロセス 開発 とその 量子 センサーおよびバイ オマーカーとしての 応用
●半導体 へのスピン 注入 とそれに 基 づく 半導体 ス ピンデバイスの 創成

准教授 渡邉英雄 , 助教 大澤一人, 　
研究室サイトへ

原子炉や核融合炉等は、 高エネルギーの中性子や各種イオンが降り注ぐ環境にある 。 ここで使用する構造材料や各種の機能性材料に与えられる影響を高精度の材料分析手法により 、原子レベルで捉えることによって その背後にひそむ物理メカニズムを研究する 。 更にその成果を指針としてこのような環境に耐える新材料の開発を目指す 。
核融合炉プラズマ対抗材料(W) 中おける水素と照射による導入された格子欠陥との相互作用に関するシミュレーション計算 。

●金属材料の中性子照射損傷
●軽水炉及び新型炉材料の安全研究 ・ 開発
●プラズマ対抗材料 W) 中の水素や格子欠陥

教授 藤野茂, 　
研究室サイトへ

本研究室では、 次世代のフォトニクス 、 エレクトロニクス 、 バイオ分野を支える先端機能性ガラスに関する研究を行っています 。 具体的には光通信や半導体分野にて用いられるシリカガラスを主眼とし 、 ナノガラス構造形成と新しい機能性発現のための材料プロセッシングに関する学問を構築すること目的とする 。 その成果を基に 、 従 来の製造 ・ 加工法では実現できなかった微細かつ複雑な形状を本研究室が開発した新規な３ D光造形技術 3 D プリンター を駆使した高機能性ガラス 光学レンズ 、 微細光学部品 、 光センサー 、 光メモリ 、 バイオチップ 、 フラクタル構造等 の実用化研究に取り組む 。 一例として下図に微細かつ複雑形状を有するガラスの例を示す 。

●３ D 光造形技術を用いた新規機能性ガラス開発
●モノマー シリカ 光硬化反応機構の解明
●ナノコンポジット材料の透明焼結機構の解明

, 教授 松清修一 , 助教 諌山翔伍, 　
研究室サイトへ

宇宙空間は希薄なプラズマ（電離した気体で流体の一種）で満たされています。プラズマの源は太陽をはじめとする星々です。恒星はもちろん、身近な地球などの惑星や彗星、また遠くの中性子星やブラックホールなど、あらゆる天体からプラズマが放出されています。その結果、地球や惑星はプラズマを介して太陽とつながり、太陽もまた銀河の無数の星々から放出される星間プラズマの影響を受けているのです。

積極的な宇宙利用を進める人類にとって、地球や惑星を取り巻く宇宙環境を正しく理解することは喫緊の課題になっています。そのためには、無衝突衝撃波、ジェット、乱流など、宇宙プラズマの多様な高エネルギー現象の解明が必要です。本研究室では、理論、計算機実験、衛星データ解析、大型レーザー実験などの手法を用いて、宇宙で起こるさまざまな非平衡、非定常、非線形現象の解明、さらには制御したプラズマを用いた宇宙推進機の基礎研究に取り組んでいます。

●無衝突衝撃波におけるエネルギー変換過程
●太陽風中の非線形波動の励起・伝播
●宇宙線の加速・輸送過程
●相対論的プラズマの数値シミュレーション
●実験室宇宙物理学、プラズマ生成・加速

准教授 德永和俊, 　
研究室サイトへ

将来の基幹的なエネルギー源として開発が進められている磁場閉じ込め型核融合炉の炉材料に関する研究を行う 。 特に 、 核融合プラズマと対向材料の相互作用による表面損傷と不純物放出挙動 、 水素同位体吸蔵 ・ リサイクリングの基礎過程 、 及びプラズマからの高熱負荷による対向材料の損傷について解明する 。 これらと共に 、 プラズマ対向材料の候補材料であるタングステン (W の基礎的な力学特性評価やこれに及ぼす粒子照射効果についても研究を行う 。 さらに 、 これらの基礎データを基に核融合炉第一壁材料 、 及び核融合炉において熱 ・ 粒子 制御を行うダイバータの表面材料や高熱流束機器の開発への応用に関する研究も行う 。

●水素同位体 ・ ヘリウムプラズマ照射によるタングステンの表面損傷
●非定常高熱負荷によるタングステン 、 及びタングステン合金の損傷と材料開発
●タングステンの力学的特性評価と熱 ・ 粒子 水素同位体 ・ ヘリウム ・ 中性子 負荷効果

教授 樋渡 俊二 , 准教授 林 宏太郎 , 助教 藤村 里奈, 　
研究室サイトへ

高橋・林研究室では、将来のモビリティ社会を支える構造用鉄鋼材料の基礎的な理解を深め、その進化・発展に貢献することを目指します。このために、高機能高強度鋼材に欠かせないミクロ組織要素であるマルテンサイトやベイナイトの特徴・生成機構の基礎的な理解を進めます。加えて、これらのミクロ組織や一部残留オーステナイトを含む鋼材の塑性変形挙動をミクロな不均一変形を元に理解し、塑性変形能に優れた高機能高強度鋼材の最適ミクロ組織制御技術に結び付けます。（※本研究室は大学院生を募集しておりません）

●高強度鋼材のミクロな不均一変形挙動解析
●高強度鋼のマクロ変形挙動のモデル化
●残留オーステナイトを含む鋼の塑性変形と変態挙動
●マルテンサイト、ベイナイトの結晶学的特徴解析
●マルテンサイト変態の熱力学的評価

准教授 千手智晴 , 准教授 遠藤貴洋, 　
研究室サイトへ

観測船や係留機器を用いたフィールド調査を主体に、国内外の 研究機関と協力して(1)東アジア縁辺海の海水循環と海水混合 (2)地球温暖化や気候変動が縁辺海・沿岸域の海洋環境に及ぼ す影響(3)内湾や沿岸域の海水流動・海水混合過程に関する研 究を進めています。
（上図）東アジア縁辺海と海水循環 （下図）乱流混合を測定するための微細構造プロファイラー

◼ 日本海の中・深層水の形成・循環・混合・変質過程
◼ 地球温暖化や気候変動が日本海や東シナ海の海水循環・物質分布に及ぼす影響
◼ 乱流微細構造観測に基づく鉛直渦粘性・渦拡散係数の推定
◼ 内部孤立波を介した乱流混合過程の観測

教授 西澤伸一, 　
研究室サイトへ

私達の生活・産業は、高度情報・電力化社会へ 向かい、エネルギー消費量の増大が進んでいます。 一方、COP21に代表される温暖化ガス排出削減、 地球環境・資源制約などのためにエネルギー消費 の抑制が求められています。この矛盾は、社会イ ンフラからエンドユーザ機器，生活から産業、あ らゆるスケール・レベルで共通の課題です。
この課題を解決するため、パワーエレクトロニ クスは、マイクロエレクトロニクス、材料技術、 情報技術などと融合した新しい技術領域へ変貌し つつあります。本研究室では、再生可能エネル ギーの積極的導入、情報化社会からIoT、E－モビ リティなどのメガトレンドにあわせて、この新し いエレクトロニクスとそのシステム（グリーンエ レクトロニクス）の実現を目指して、電力エネル ギー有効利用の視点に立ち、研究を進めています。

●パワー半導体材料・デバイスプロセスの研究
●パワエレ受動部品・集積化技術の研究
●パワエレ信頼性・設計技術の研究

教授 古屋謙治, 　
研究室サイトへ

プラズマ中にμmサイズの微粒子を注入する と負に帯電してプラズマ中に閉じ込められ、そ れらの集団はプラズマ中に浮遊したまま結晶 化あるいは流動化を起こす。これら微粒子の集 団としての振舞いや個々の微粒子の運動は容 易に可視化でき、強相関系や自己組織化、非線 形現象のモデル系として興味深い。当研究室 では、このようなプラズマ中でのクーロン結晶 /クーロン液体に関する物理を研究するととも に、材料科学への応用を目指している。

●クーロン結晶/クーロン液体観測装置の改良と観測実験
●分子動力学計算によるクーロン結晶/クーロン液体のシミュレーション
●クーロン結晶を利用した材料開発

教授 山田浩志 , 教授 上原雅人, 　
研究室サイトへ

IoT(Internet of Things)社会では人間が生活するフィジカル空間で生じるさまざまなイベントをセンシング・情報化し、サイバー空間へつなぐことが求められている。当研究室では応力発光体や窒化物圧電体など、 IoT 技術でセンシングのキーとなる機能性材料の設計・開発から最先端計測器を利用した材料評価、計算機シミュレーションによる物性解明と新しい機能デバイスの創製を目指した研究に取り組んでいる。最終的に開発した技術を産業界 に技術移転することを目指している。

●応力発光体や窒化物圧電体など機能性材料の設計と機構解明
●応力発光体を利用した新規な計測 ・ 診断技術の開発
●計算機シミュレーションを利用した物性解明

教授 弓本桂也 , 助教 原由香里, 　
研究室サイトへ

自然現象や人為活動によって放出される大気汚染物質は、大気 環境や健康、気候そして海洋に影響を与えている。本研究室では、 PM2.5や黄砂、光化学オキシダントに代表される大気汚染物質の 発生、輸送・拡散、変質そしてその影響の解明を目指し、数値モデ ルによる数値シミュレーションと衛星および地上観測データを組 み合わせた統合的な研究を進めている。

◼ 数値シミュレーションによる大気環境数値解析
◼ 最新の衛星・地上観測手法を活用した大気汚染物質の動態研究
◼ データ同化理論に基づいた観測と数値シミュレーションを融合させる研究（予測、放出量推計、再解析など）

教授 谷本潤 , 助教 片平賀子, 　
研究室サイトへ

環境問題解決のための方策を考えるためには、単体物理システム を切り出して考究するアプローチではなく、環境、それを操作する 人間、人間がマスとなった社会システムを複雑系として相互浸透 的にモデル化することが必要です．応用数学科学を道具立てに複 雑社会システムの機構を解明する研究にチャレンジしています．

◼ 複雑系科学によるジレンマ解消機構の探究
◼ 感染症伝播予測に関する研究
◼ 交通流解析に関する研究

教授 伊藤一秀 , 助教 久我一喜, 　
研究室サイトへ

室内の空気・熱環境形成と生体反応は密接な関係があり、健康・ 快適で且つ生産性の高い室内環境を創造するためには、室内環 境要素と人体の相互関係の総合的予測・評価が必須となります。 本研究室では、室内環境解析用数値人体モデル（Computer Simulated Person）に着目し、室内環境質を総合的かつ高精度に 予測・評価することを目指しています。

◼ 呼吸器系を統合した数値人体モデルの開発に関する研究
◼ 生理的薬物動態(PBPK)解析による経気道暴露リスク評価
◼ 空気感染性汚染物質の飛散シミュレーション
◼ 数値人体モデル―人体熱モデルの連成解析と熱快適性評価
◼ 室内汚染物質の吸着・分解に関する数理モデルの開発

准教授 Andrew Mark Spring, 　
研究室サイトへ

高次制御されたリビング重合により 、 様々 な先端技術への利用に適したバルクポリマー の機能を精密に制御することが可能になる 。 中でも開環メタセシス重合 ROMP は用途 が広く 、 また興味深い重合技術の一つであり 、 大きな環ひずみを有する環状アルケンがモノ マーとして使用される 。 当研究室では主にグ ラブス触媒を用いた開環メタセシス重合によ る分子量のそろった様々なポリマー ホモ重 合体 、 ランダム重合体 、 ブロック共重合体 及 びその他の複雑な高分子化合物の合成と 、 そ の応用に関する研究をおこなっている 。

●電気光学（ EO ）ポリマーの開発
●新規共役系ポリマーの合成と有機エレクトロニ クス材料への展開
●水処理技術への利用を指向した機能性ポリマー の研究

准教授 橋爪健一, 　
研究室サイトへ

原子力・ 核融合 ・ 水素 ・ 放射線 ・ 太陽光等のエネルギー利用を念頭に 極限環境中 高温 ・ 高腐食 ・ 高放射線環境下など の物質 ・ 材料の研究を行っている 。 特に 、 物質 ・ 材料中の水素同位体 軽水素 、 重水素 、 三重水素 トリチウムの振舞い 溶解 、 拡散 、 透過など を明らかにすることを主要テーマとしている 。 水素は最も基本的な元素の一つであるが 、 その構造の単純さ 、 宇宙空間にも 、 地球上にも多量に存在する量的な豊富さ 、 また 、 エネルギー関連の物質 ・材料中で様々な振舞いをすることから 、 興味の尽きない元素である 。 本研究室では 、 このような水素の物質 ・ 材料中挙動とエネルギー材料開 発のための基礎学理をもとに教育を行っている 。

●原子炉材料 、 核融合炉材料 、 水素エネルギー材料の研究開発
●金属 、 セラミックス材料中の水素同位体の挙動研究
●放射線エネルギー利用研究

教授 友岡克彦 , 助教 河崎悠也 , 　
研究室サイトへ

「分子を作る方法 」 を開発し、またそれを応用してこれまで世界に存在しなかった 「 新しくて魅力的な有機分子」 を生み出すことは有機化学・有機合成化学の最も基本的かつ重要な研究命題の一つである 。 これに対して我々は、多様な官能基を持つ分子を効率的に合成するための酸化反応や求核置換反応、分子と分子を連結させる新型クリック反応などを開発するとともにその応用研究を行っている。また、 キラルケイ素分子や動的面不斉分子などの新しいキラル分子を設計 ・ 合成して、それらの特性を明らかにするとともに新しい機能性材料や生物活性分子として応用することを検討してる 。

●有機化学・有機合成化学・構造有機化学の基礎・応用研究
●効率的な有機分子合成法の開発と応用
●新型クリック反応の開発と応用
●新しいキラル分子化学の開拓

准教授 板倉 賢 , 助教 赤嶺大志, 　
研究室サイトへ

材料の機能や特性は材料の微細組織と深く結びついています。そのため高機能な材料開発には、さまざまなニーズに応じた材料の微細組織設計が求められます。当研究室では、最先端の電子顕微鏡法や計算機シミュレーション等のさまざまな解析手法を用いて、材料機能・特性と微細組織の関わりを明らかにし、より高度な材料開発への指針を得る研究を行っています。特に、超強力磁石材料、機能性金属材料、半導体薄膜材料などの先端機能材料を中心に、ミリからナノまでの広範なマルチスケール電顕解析を行って、低炭素化社会の実現に貢献する研究に取り組んでいます。

●マルチスケール電子顕微鏡観察による高性能ネオジム磁石の微細構造解析
●収差補正 STEM を用いた新規 PLD 積層膜磁石の微細構造解析
●最新走査電子顕微鏡法による磁性体・誘電体ドメイン構造解析
●チタン合金のオメガ相変態機構の解明

教授　柳田剛 , 教授　村山光宏 , 教授　Ho Johnny Chung Yin, 　
研究室サイトへ

ナノスケールで設計された”ナノマテリアル”はバルク材料では得ることができない極めて魅力的な構造・物性を有します。ナノマテリアル国際ラボでは、ナノ材料創成と解析に特化した３つのグループが共同で、原子・分子レベルから構造設計することで、既存の微細加工技術では決して真似することのできない高次酸化物ナノ構造体を低環境負荷プロセスにより創り出し、産業応用におけるグリーンイノベーション・ライフイノベーションを生み出す新デバイス群の提案・実証へ繋げる、研究を行っています。

1)無機酸化物を中心とした一次元・二次元・三次元ナノ材料の創成
2)計算科学によるナノ材料の設計支援、ナノ材料合成反応、材料機能を支配する化学反応機構解明
3)ナノ材料の階層的集積化、デバイス化およびセンサ等への応用
4)先端電子顕微鏡法を中心としたナノ材料解析と三次元＆リアルタイム次世代ナノ構造・機能解析システムの開発

, 　
研究室サイトへ

商業輸送分野の熱原動機の優位性は今後も揺るぎませんが、化 石燃料は許容されず、様々な炭素フリー燃料の高効率で低有害 物排出な燃焼法の確立が必須です．当研究分野では、内外の企業 との活発な共同研究を通じ、アンモニアや水素の噴流燃焼の画像 解析や数値予測など、炭素フリー燃料の実用化に向けた研究を 推進しています．

◼ GHGフリー燃料(バイオ燃料，NH3, H2等)の高効率・低排出物燃焼手法の確立
◼ 粒子画像流速法による燃料噴霧および高圧ガス噴流の空気導入過程の定量評価
◼ 燃料噴霧および高圧ガス噴流に対する数理モデルの構築とCFDによる数値予測
◼ 一次元シミュレータによる高過給エンジンのリアルタイム性能推定法の確立
◼ 不活性ガス混入による直接水素噴射エンジンの窒素酸化物低減手法の確立

准教授 エルジャマル オサマ, 　
研究室サイトへ

社会や生態系の基盤を維持するためには安全かつ持続的な水資 源の確保が必要不可欠であり、水中の汚染物質の挙動を明らか にすることが重要です。本研究室では、汚染水からのエネルギー の生成や、汚染物質を除去するための新しい手法に関する原理 や技術について研究しています。

◼ Nanotechnology for water and wastewater treatment
◼ Energy generation from waste (Methane and Hydrogen
production and Electricity generation by microbial fuel cells
◼ Modeling of reactive solute transport in porous media
◼ Biological treatment of water and wastewater

教授 宮崎隆彦 , 准教授 Kyaw Thu, 　
研究室サイトへ

地球温暖化を止めるには、化石燃料に頼る現在のエネルギーシステムを根本から見直す必要があります。本研究室は、あらゆるエネルギーの最終形態である「熱」に着目し、熱の有効活用によって地球環境問題の解決を目指します。特に、発電や高温の産業プロセス等で排出される排熱を利用した新技術の開発に取り組んでいます。

◼ 太陽の熱で動く吸着式ヒートポンプに関する研究
◼ バイオマス由来活性炭を利用した省エネルギー技術の研究
◼ 地球温暖化への影響の小さい冷媒を用いた空調システムの研究
◼ 電気自動車における熱の有効活用に関する研究
◼ 地熱や温泉水を活用した発電サイクルの高効率化に関する研究

准教授 藤田克彦, 　
研究室サイトへ

有機EL ・ 有機トランジスタなどの高機能有機デバイス開発を実施している 。 有機半導体材料 、 デバイス作製プロセス 、 デバイス動作機構の 3 方向から多角的に高性能化指針の解明を行っており 、 特に有機半導体の利点である塗布による素子作成 、 プリンテッドエレクトロニクスに注力している 。 独自技術による塗布でのｎ型ドーピング法を確立し 、 キャリアドーピングの基礎物性の解明とともに 、 新規ｐｎ接合デバイスの開発を進めている 。

●キャリアドープ pn 接合デバイスの開発
●高効率塗布型有機 EL の材料開発
●有機太陽電池の高効率化

准教授 辻 雄太, 　
研究室サイトへ

ナノテクノロジーや表面科学などの最先端科学分野において、量子力学に基づく理論計算科学への期待はますます高まっています。近年の計算機性能の向上により、大規模な現実系のシミュレーションも可能となっています。本研究室では、実験ではなく、理論計算科学の立場から、分子、固体、表面・界面の物性や反応性に関する理論的研究を行っています。特に「不均一触媒反応」、「分子エレクトロニクス」および「有機無機接合界面」などの最先端の研究課題に力を入れて取り組んでいます。最近では、さらに情報科学・数理科学の知見や方法論も活用して研究を促進しています。我々の興味は精度を追求した計算科学ではなく、量子論・軌道論に立脚した新しい物質観の創出や化学概念の構築です。

●触媒反応機構の理解と予測
●単一分子デバイスの設計と解析
●界面相互作用の電子状態解析

教授 新藤充 , 助教 岩田隆幸, 　
研究室サイトへ

有用な有機分子の開発に向けて、高エネルギー反応剤であるイノラートを核に新規合成反応の開拓を行っています。さらに生命現象の理解と自在制御を目指して、これら精密有機合成化学を駆使した生体作用分子の設計、合成、評価を行っています。また、イノラートによる新奇なトリプチセンの合成を起点に機能性分子の創出を行っています。キーワード：有機合成・生物有機化学・反応開発・全合成・生体作用分子・機能性分子・天然物・抗がん剤・アレロパシー・重力屈性・分子プローブ

●イノラートを用いた新規有機合成反応の開発
●新規触媒反応の開発と有機合成
●生体作用分子の設計・合成と医薬・農薬への応用
●生体解析用分子ツールの開発
●複合トリプチセンの合成と分子機能

教授 出射浩 , 准教授 池添竜也, 　
研究室サイトへ

宇宙で輝く恒星の内部では核融合反応が起きています。将来の究極のエネルギー源として期待される「地上の太陽」の実現に向けて、世界各国が協力して核融合炉の研究開発を進めています。
筑紫キャンパスにアジア最大の球状トカマク装置QUESTを構え、RFを用いた核融合プラズマの生成・加熱・維持、プラズマ診断・制御の研究、および必要な高周波・ミリ波要素部品の開発等に取り組んでいます。ITER、核融合（原型）炉で用いられるような大電力ミリ波要素部品の開発は、国内外の大学・研究所との共同研究で進めています。また、多彩な複雑性を秘める高温プラズマの普遍的な性質を探求する物理研究も行っています。関連する実験技術と解析、数値計算、物理議論を習得するための総合的な教育を行います。
当研究室は、核融合システム理工学（花田・恩地）研究室、核融合プラズマ物性制御工学（井戸・長谷川）研究室と協力して教育・研究を進めています。

●トカマクプラズマの非誘導立ち上げシナリオの構築
●プラズマ波動を用いた先進プラズマ加熱、電流駆動、制御手法の開発
●電磁波を用いた高温プラズマ計測技術の開発
●大電力ミリ波要素部品の開発
●磁化プラズマの巨視的・微視的不安定性の学理
●高速電子とホイッスラー波の相互作用に関する地上実験

教授 林潤一郎 , 准教授 工藤真二, 　
研究室サイトへ

現代社会に欠かせないエネルギーや様々な化学品は化石資源を利用して作られている。いずれ化石資源が使えなくなることを想定し，かつ環境問題も考慮し，唯一の豊富な代替資源であるバイオマスを原料とする、あるいは他の代替可能な手段による多様な技術の開発をしておくことは人類にとって重要である。本研究室では、カーボンニュートラル・ネガティブ社会の実現に貢献するバイオマスなど炭素系資源および金属系資源の転換を含む化学プロセスの開発を目指して、化学工学、反応工学、触媒工学を基礎とする研究を行っている。

●バイオマスなど炭素資源ベースの分散型スマート・グリーン化学システムおよび反応・反応器・触媒開発
●CO₂ニュートラル/ネガティブを実現する炭素資源からの電力・化学コプロダクションおよびクリーン製鉄
●マイクロリアクター・ロボティックリアクターシステム

教授 池谷直樹

都市域の屋外空間において、安全で快適な環境を構築するためには、物質の輸送現象と空気の流動現象の物理素過程を解明することが重要です。
本研究室では，安全で快適な屋外空間の構築を目指して、都市という大きな空間スケールの流体現象について、風洞実験や数値流体解析を用いた基礎研究に取り組んでいます。

◼ 都市気候学による輸送メカニズム解明
◼ 建物周辺の強風・弱風発生メカニズムの解明
◼ 屋外風の確率予測方法の開発
◼ 都市域建物の換気現象に関する研究

教授 渡辺幸信 , 助教 川瀬頌一郎, 　
研究室サイトへ

安全・安心・スマートな未来社会を支える粒 子線物理工学研究
中性子やミュオンといったミクロな粒子線のエ ネルギー・医療・宇宙開発分野への先端的応用を 目指し、物理学と医学・工学の分野融合研究を 行っています。加速器実験・理論計算に加えて数 値シミュレーションの手法を駆使し、がん等の検 査や治療に用いる新しい放射性薬剤製造法の開発、 半導体デバイスにおける宇宙線誘起ソフトエラー 発生機構の解明、高レベル放射性廃棄物の低毒化 や資源化のための核変換、宇宙線ミュオグラフィ による小中規模インフラ設備の透視による劣化診 断、機械学習を用いた放射線計測データの解析技 術開発といった研究テーマに取り組んでいます。

●ミュオグラフィ技術による構造物透視
●宇宙線誘起ソフトエラー発生機構の研究
●加速器中性子源を用いた医療用RI製造
●核変換による高レベル放射性廃棄物の低毒化
●先端放射線検出器およびデータ解析手法の開発

教授 藤澤彰英 , 准教授 永島芳彦 , 助教 西澤 敬之, 　
研究室サイトへ

プラズマ科学の基礎的研究から高温プラズマを生成す る核融合基礎実験装置を用いた研究まで幅広い研究 テーマに取り組む 。 主にプラズマ乱流 、 輸送現象 、 計測法 開発 、 非線形データ解析など 、 極限プラズマに関する教 育と研究を行う 。

●ダイナモ磁場 , ゾーナル流の自発形成 機構解明
●乱流と輸送の非線形相互作用による プラズマの自己組織化機構の解明
●レーザーやマイクロ波による先進的 プラズマリモートセンシングの開発
●トモグラフィーによる乱流の多次元構 造のダイナミクスの観測
●データ駆動プラズマ科学

准教授 中川剛志, 　
研究室サイトへ

デバイスの微細化が進み固体表面の制御が重要となっているが 、 物質の表面は内部と異なった構造 ・ 物性を示すことが多い 。 本研究室では 、 固体表面の構造を原子レベルで解き明かし 、 電子状態や磁性などの物性評価へと展開することを目標としている 。 このため 、 低速 電子回折 LEED 、 走査トンネル顕微鏡STM 、 電界イオン顕微鏡 FIM などの原子レベルの表面構造解析に適した装置を用いて研究を行っている 。

●半導体、金属表面上の単原子層作製と構造・物性
●タングステンなどの針先端の原子レベル先鋭化と表面微小領域の構造解析法の開発
●磁性超薄膜での高保磁力や磁気相転移の研究

准教授 片山一成 , 助教 大宅諒, 　
研究室サイトへ

魅力的な次世代エネルギーシステムの開発を目 指し、プロセス工学や熱物質移動工学分野の教育 と研究に取り組んでいます。基礎実験を通じて現 象をモデル化し、これに基づく数値シミュレー ションを活用して最適なシステムを追究します。
最先端科学技術の開発領域では、これまでの知 見のみでは現象を予測することが難しいような状 況が多く現れます。本研究室では、プラズマや超 臨界二酸化炭素と固体壁との界面や、液体金属・ 溶融塩など高温融体の流動場、中性子による核変 換反応場など、特殊な環境下での物質移動現象の 解明とそのモデル化に挑んでいます。また、放射 性物質であるトリチウムの環境動態や、プラズマ を用いた水素製造等にも取り組んでいます。これ らの知見は、核融合炉や次世代原子炉システム、 水素エネルギー利用社会の実現に生かされます。

●核融合発電プラント燃料循環システムの開発
●土壌及び植物における物質移動現象のモデル化
●液体金属及び溶融塩循環システムの開発
●プラズマや触媒等を用いた水素抽出技術の開発